機械工程類專業(yè)電工電子技術(shù)實訓內(nèi)容體系的構(gòu)建與優(yōu)化研究

李雙喜 張新偉 柳偉續(xù) 黃 敏 張海濤 劉洪霞

安徽科技學院工程訓練中心 安徽蚌埠 233000

隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的高速發(fā)展，高等工程教育對人才培養(yǎng)的創(chuàng)新能力與實踐能力的要求越來越高。實踐環(huán)節(jié)的教學在高等教育人才培養(yǎng)中從傳統(tǒng)的從屬地位轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀龅匚缓完P(guān)鍵環(huán)節(jié)。技術(shù)應用、工程建設與用人單位的需求要求高等工程教育必須切實強化實踐教學的改革，突出學生的實踐能力、工程創(chuàng)新、創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

鑒于現(xiàn)代機械工程技術(shù)對電工電子技術(shù)的需求和使用日益突出，強化學生電工電子技能的培養(yǎng)對支撐機械類專業(yè)人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)具有極其重要地位。因此，切實加強電工電子技能實訓內(nèi)容體系構(gòu)建與優(yōu)化既符合《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要(2010-2020)》的要求，也與我院高水平應用型大學建設和機械類專業(yè)國家級卓越工程師項目的培養(yǎng)目標相一致的，是一項值得探索、研究的實踐教學改革工作。

1 電工電子技術(shù)實訓內(nèi)容存在的問題

由于電工電子技術(shù)的日新月異，電工電子新材料、新器件、新設備、新儀器、新的應用工具與開發(fā)手段層出不窮，學生的實際電工電子技能與企業(yè)、工程實際對電工電子新技術(shù)、新設備、新工藝的運用要求存在明顯的脫節(jié)。傳統(tǒng)的電工電子技能實訓僅限制在高校現(xiàn)有儀器設備的基礎(chǔ)上展開，例如：日光燈電路、繼電器-接觸器控制電路、電子電路組裝、收音機焊接與調(diào)試等一些常規(guī)項目，雖然滿足大多數(shù)學生電工電子基本技能的實訓教學，學生沒有選擇，限制了學生在電工電子技術(shù)綜合運用能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)的電工電子技術(shù)實訓內(nèi)容存在以下突出問題。

第一，實訓項目的內(nèi)容陳舊性突出，新穎性不足。例如：LED綠色照明技術(shù)的發(fā)展、普及以及現(xiàn)代家庭、建筑照明的優(yōu)質(zhì)、高效的要求，以單一功能的日光燈電路實訓顯然不能夠適應以照明技術(shù)加強電工線路能力訓練的實踐要求，也體現(xiàn)不出照明技術(shù)發(fā)展的新要求。

第二，實訓項目內(nèi)容的綜合創(chuàng)造性缺乏。例如：在繼電器-接觸器控制環(huán)節(jié)訓練中，常常以點動、自鎖、互鎖線路的設計、調(diào)試為目標進行訓練，這一般只能強化對基本控制環(huán)節(jié)思想的掌握，對學生在機電綜合控制系統(tǒng)中綜合、創(chuàng)造性地運用繼電器-接觸器控制技術(shù)、PLC技術(shù)、觸摸屏技術(shù)進行系統(tǒng)訓練存在明顯的不足。

第三，實訓項目內(nèi)容循序漸進性不充分。改革前以項目為導向進行訓練，一般是1周時間，項目內(nèi)容的局限性以及課時的限制難以做到訓練內(nèi)容循序漸進。

第四，實訓項目內(nèi)容工程實踐性不強，與專業(yè)的結(jié)合度不高。由于實訓條件的限制以及實訓項目開發(fā)的不足，在具體訓練內(nèi)容上不論具體的專業(yè)類型，實訓項目的內(nèi)容也沒有區(qū)別。

2 電工電子技術(shù)實訓內(nèi)容體系的構(gòu)建

根據(jù)我校機械工程類專業(yè)(機械制造及其自動化、機械電子工程、車輛工程、汽車服務工程、機電技術(shù)教育)的人才培養(yǎng)方案的2015版新一輪改革以及電工電子技能實訓優(yōu)質(zhì)實踐課程建設的契機，為增強電工電子技能實訓課程對人才培養(yǎng)方案的支撐度，我們加大了電工電子技能實訓課程教學內(nèi)容體系的改革力度。電工電子技術(shù)技能實訓內(nèi)容體系主要由以下部分組成。

2.1 電工電子通用技能

電工電子通用技能主要包括電工安全與防護、電工儀表與使用技能、電子儀表、儀器與使用技能、電工工具與運用技能、導線、元器件的連接技能、電工電子讀圖、識圖技能。這一部分內(nèi)容實施，可以充分保證不同專業(yè)方向的學生掌握電工電子技能的基本要素，可在后續(xù)的復雜的電工電子訓練項目中起到基礎(chǔ)性支撐作用，并能夠充分運用在畢業(yè)后的實際工作中(如圖1所示)。

圖1 電工電子通用技能體系

2.2 電工電子設備、裝置、器件檢測與運用能力

傳感器、執(zhí)行器、常用低壓電器、電動機、控制變壓器、PLC、變頻器、觸摸屏、工業(yè)總線是與機械工程技術(shù)密切相關(guān)的電工電子設備、裝置與器件。學生走向社會不可避免地會接觸到這些電工電子設備、裝置、器件的使用，因此學生對這些通用裝置、設備、器件性能的掌握和使用能力的提升對強化學生電工電子綜合實踐能力和電工電子技術(shù)的綜合運用能力具有重要的基礎(chǔ)性的地位，為畢業(yè)后從事實際工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

圖2 電工電子設備、裝置、器件檢測與運用能力體系

2.3 電子電路仿真、設計、測試能力體系

鑒于光、機、電、液一體化技術(shù)在現(xiàn)代機械工程設備的應用與滲透，因此切實強化學生電工電子技能的地位是十分必要的，為綜合提升學生的電子技能，強化學生的電子電路仿真能力、設計實踐能力和智能芯片MCU的運用與編程實踐能力對綜合提升學生電工電子實踐技能具有重要的意義(如圖3所示)。

圖3 電子電路仿真、設計、測試能力體系

3 電工電子技術(shù)實訓項目內(nèi)容的優(yōu)化

科學、合理的電工電子技能實訓內(nèi)容體系需要吻合度高的實訓項目作為平臺推進學生電工電子技能的訓練和學生綜合實踐素質(zhì)的提升、強化訓練。為改革傳統(tǒng)的電工電子技能實訓項目的綜合性、工程性、創(chuàng)新性不足，我們對以前的電工電子技能實訓項目進行了升級改造與拓展，在豐富實訓項目內(nèi)容的同時，提升了實訓項目的可操作性、綜合性、復雜性、漸進性，極大地改善了實訓效果。

3.1 機床控制電路實訓項目內(nèi)容的優(yōu)化

機床作為機械工程類專業(yè)學生最為熟悉的一類工程機械，機床的操作技能與機床的電氣維護技能是機械工程類學生必須掌握的基本技能。我們以CA6140機床為基礎(chǔ)，設計優(yōu)化了機床控制電路實訓項目內(nèi)容。傳統(tǒng)的機床控制線路實訓項目主要以機床控制線路的控制環(huán)節(jié)展開，以繼電器接觸器控制系統(tǒng)的“點動”“自鎖”“互鎖”控制環(huán)節(jié)為主要內(nèi)容，脫離機床本體，實訓內(nèi)容的局限性非常明顯。改革與優(yōu)化后的機床控制電路實訓項目包括以下主要內(nèi)容。

機床電氣原理圖、電氣接線圖、電氣布置圖的讀圖、分析、識圖能力訓練；常用低壓電器的規(guī)格、性能、結(jié)構(gòu)的認知(低壓斷路器、熔斷器、控制變壓器、熱繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān))與對照訓練；電氣控制線路的測繪，電氣線路線標識別能力訓練；繼電器-接觸器控制系統(tǒng)裝配技能訓練；機床電氣故障檢測、分析、排除實踐能力訓練；CA6140機床PLC改造設計與控制仿真(創(chuàng)新部分)。

通過以上內(nèi)容的優(yōu)化，可以讓學生在電工電子電路圖紙認知技能、電氣線路測繪技能、低壓電器性能檢測與結(jié)構(gòu)認知能力、電工測量儀表(萬用表、絕緣電阻測量儀、鉗形電流表、測電筆、接地電阻測量儀)使用技能與電氣故障分析能力、PLC硬件電路設計、程序編寫、仿真調(diào)試能力、電工工具使用能力以及導線連接工藝實踐方面得到綜合運用。同時可有效增強學生進行機電系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試與分析的能力培養(yǎng)。

3.2 數(shù)字電路設計、仿真與組裝項目-轉(zhuǎn)速表內(nèi)容的優(yōu)化

傳統(tǒng)的數(shù)字電路技能訓練項目以數(shù)字搶答器、數(shù)字電子時鐘的組裝實現(xiàn)達到訓練的目的，學生往往根據(jù)項目的線路圖進行連接獲得結(jié)果就結(jié)束了訓練，學生數(shù)字電路應用技能訓練效果不明顯。為使訓練內(nèi)容與機械類專業(yè)緊密結(jié)合，我們設計了數(shù)字電路設計、仿真與組裝-轉(zhuǎn)速表項目，該項目包括以下主要內(nèi)容。

成品機械式轉(zhuǎn)速表、光電數(shù)字轉(zhuǎn)速表對機床主軸轉(zhuǎn)速測試使用訓練；基于中小規(guī)模數(shù)字集成電路光電轉(zhuǎn)速表電路設計、仿真實訓；中小規(guī)模數(shù)字集成電路光電轉(zhuǎn)速表電路組裝工藝實訓；基于MCU(單片機)光電轉(zhuǎn)速表電路設計與仿真訓練(創(chuàng)新部分)；實訓樣品(全數(shù)字、智能轉(zhuǎn)速表)的誤差與成品表對比測試訓練(工程測試部分)。

該項目內(nèi)容優(yōu)化以實際工程應用產(chǎn)品為出發(fā)點，在激發(fā)學生的訓練興趣的同時，最后通過實訓樣品(全數(shù)字、智能轉(zhuǎn)速表)的誤差與成品表對比測試訓練可有效檢驗學生實訓的效果，增強學生的工程意識?？梢允箤W生在“數(shù)字集成電路芯片的使用”“數(shù)字電路設計、仿真與測試能力”“傳感器應用能力”“電子工藝組裝、調(diào)試能力強化”“MCU芯片使用與C語言編程能力”等方面得到較綜合性、系統(tǒng)性、工程性的訓練，改善了純理論性的訓練的缺陷。

在我院電工電子技能實訓課程優(yōu)質(zhì)實踐課程建設中，中心以電工電子技術(shù)實訓內(nèi)容體系的構(gòu)建為核心，完成了電工電子技術(shù)實訓項目內(nèi)容的優(yōu)化與設計，改善了機械工程類專業(yè)學生電工電子技能訓練的實際效果，在一定程度上激發(fā)了學生實訓的興趣以及可操作性，相信通過后續(xù)的優(yōu)質(zhì)課程建設措施以及實施過程，對促進應用型高水平機械工程技術(shù)人才的培養(yǎng)起到積極的促進作用。

4 結(jié)束語

綜合、優(yōu)化電工電子技術(shù)工程實踐實訓教學內(nèi)容既體現(xiàn)實踐教學的能力和知識目標，同時也能夠有效激發(fā)學生進行技能訓練的積極性、創(chuàng)造性。通過系統(tǒng)化的課程內(nèi)容體系的優(yōu)化與重構(gòu)，在實際教學實踐中能夠體現(xiàn)出。

第一，優(yōu)化重構(gòu)后的內(nèi)容具有更好的可執(zhí)行性，工程訓練實訓教學內(nèi)容執(zhí)行的針對性更強。第二，實訓內(nèi)容深度、復雜度的遞進性加強，學生深入學習的興趣更濃，更高的激發(fā)了學生學習的興趣。第三，實訓設備的利用得到更好的發(fā)揮，利用率上升，更好地體現(xiàn)了設備投資的使用價值。第四，實訓內(nèi)容與工程實際的結(jié)合度加強，工程訓練的實踐性得到體現(xiàn)與加強。

改革電工電子技能實訓教學中存在的諸多問題是項系統(tǒng)工程，需要學校和學院相關(guān)部門的密切配合和共同努力、支持。2014年，電工電子技能實訓優(yōu)質(zhì)實踐課作為安徽科技學院首批特色質(zhì)量工程項目立項建設，將會有力促進我校機械類工程專業(yè)學生電工電子實踐能力的全面拓展與提升，課程建設各方面的成果將對社會產(chǎn)生積極的引導作用，對促進高水平應用型大學建設和卓越工程師項目的實施起到積極作用。

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